DE19827807B4

DE19827807B4 - Dual-chamber pacemaker

Info

Publication number: DE19827807B4
Application number: DE19827807A
Authority: DE
Inventors: Wolf Worzewski
Original assignee: Biotronik Mess und Therapiegeraete GmbH and Co
Current assignee: Biotronik SE and Co KG
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: DE19827807A1; US6192274B1

Abstract

Zweikammer-Herzschrittmacher (100) mit
– Atrium-Abfühlmitteln (EA, 107) zum Abfühlen elektrischer Aktivität im Vorhof (A) und Ventrikel-Abfühlmitteln (EV, 105) zum Abfühlen elektrischer Aktivität in der Herzkammer (V) eines Herzens (H) und zur Ausgabe entsprechender Ausgangssignale,
– Refraktärschaltmitteln (100B) zur Beeinflussung der Verarbeitung von Ausgangssignalen der Atrium-Abfühlmittel für eine vorbestimmte Refraktärzeit nach Erscheinen eines Ausgangssignals der Atrium- oder Ventrikel-Abfühlmittel,
– Ventrikel-Stimulationsmitteln (106, EV) zur Erzeugung von Stimulationsimpulsen und deren Abgabe an den Ventrikel und
– einer Stimulations-Steuereinheit (100A) zur Zeitsteuerung der Abgabe der Stimulationsimpulse,
dadurch gekennzeichnet, daß
– ein Signalmusterspeicher (114) zur Speicherung eines eine vorbestimmte Abfolge von Aktivitäten des Herzens widerspiegelnden Signalfolgemusters oder einer Basissequenz und einer vorbestimmten Anzahl der Basissequenz,
– ein Signalfolgespeicher (113) zur Speicherung einer Folge von Ausgangssignalen der Atrium- und der Ventrikel-Abfühlmittel,
– Vergleichermittel (115) zum Vergleich der Folge von Ausgangssignalen mit dem gespeicherten Signalfolgemuster oder der Basissequenz und...Two-chamber pacemaker (100) with
Atrial sensing means (EA, 107) for sensing electrical activity in the atrium (A) and ventricular sensing means (EV, 105) for sensing electrical activity in the ventricle (V) of a heart (H) and outputting corresponding output signals,
Refractory switching means (100B) for influencing the processing of output signals of the atrial sensing means for a predetermined refractory period after the appearance of an output of the atrial or ventricular sensing means,
- Ventricular stimulation means (106, EV) for generating stimulation pulses and their delivery to the ventricle and
A stimulation control unit (100A) for timing the delivery of the stimulation pulses,
characterized in that
A signal pattern memory (114) for storing a signal train pattern reflecting a predetermined sequence of activities of the heart or a base sequence and a predetermined number of the base sequence,
A signal sequence memory (113) for storing a sequence of output signals of the atrial and ventricular sensing means,
- comparison means (115) for comparing the sequence of output signals with the stored signal sequence pattern or the base sequence and ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweikammer-Herzschrittmacher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a two-chamber pacemaker according to the preamble of claim 1.

Zweikammerschrittmacher sind seit langem bekannt und bei der Therapie vielfältiger Herzrhythmusstörungen bewährt. Die klinische Praxis ihres Einsatzes wirft aber trotz der mittlerweile umfangreichen Erfahrungen mit diesen Geräten noch gewisse Probleme auf.Dual-chamber pacemaker have long been known and proven in the therapy of various cardiac arrhythmias. The clinical practice of their use raises but in the meantime extensive experience with these devices still some problems.

Eines der bekanntesten und wichtigsten Probleme ist die Gefahr der Schrittmacher-Induzierung von Tachykardien:
Nach ventrikulären Extrasystolen im klinischen Sinne (nachfolgend „klinische VES" genannt) ist verstärkt mit dem Auftreten ventrikuloatrialer Leitung zu rechnen, weil der Kammerdepolarisation keine Vorhofdepolarisation vorausgegangen und die ventrikuloatriale Leitungsbahn (und hierin insbesondere der AV-Knoten) deshalb nicht refraktär ist. Wenn diese physiologische Gegebenheit bei der Gestaltung der Zeitgebung (des Timing) des Schrittmachers nicht berücksichtigt wird, kann es zu einer schrittmachervermittelten Tachykardie (PMT) nach einer klinischen VES kommen. Eine solche entsteht dadurch, daß eine durch retrograde Überleitung formierte P-Welle nach der klinischen VES außerhalb einer am Schrittmacher eingestellten postventrikulären atrialen Refraktärperiode (postventrikulären ARP oder auch "PVARP") erfaßt wird und einen Kammerimpuls triggert, woraufhin die nächste retrograde P-Welle nach diesem Kammerimpuls wiederum erfaßt wird und einen Kammerimpuls triggert, usw.One of the most well-known and important problems is the danger of pacemaker-induced tachycardia:
After ventricular extrasystoles in the clinical sense (hereafter referred to as "clinical VES") ventriculoatrial conduction is more likely to occur because ventricular depolarization has not preceded atrial depolarization and the ventriculoatrial pathway (and especially the AV node) is therefore not refractory physiological condition is not taken into account in the timing of the pacemaker, a pacemaker mediated tachycardia (PMT) may occur after a clinical VES, which results from a retrograde conduction P-wave following the clinical VES outside a pacemaker-set post-ventricular atrial refractory period (post-ventricular ARP or "PVARP") and triggers a ventricular impulse, whereupon the next retrograde P-wave is sensed again after that ventricular impulse and triggers a ventricular impulse, and so on.

Um zu verhindern, daß es nach einer klinischen VES, zur Auslösung einer schrittmachervermittelten Tachykardie kommt, muß nach einem vom Schrittmacher als VES identifizierten ventrikulären Senseereignis eine PVARP gestartet werden, die länger ist als die (anzunehmende) VA-Überleitungszeit nach der klinischen VES und die damit auch länger andauert, als die reguläre PVARP nach nicht als VES identifizierten ventrikulären Senseereignissen; vgl. dazu etwa EP 0 077 808 B1 .To prevent a clinical VES from triggering pacemaker-mediated tachycardia, after a ventricular sense event identified by the pacemaker as a VES, a PVARP longer than the VA VES and VES lead time must be started so that it lasts even longer than the regular PVARP after ventricular sense events not identified as VES; see. to about EP 0 077 808 B1 ,

Als Erkennungskriterium für eine klinische VES wird von allen Schrittmacherherstellern die fehlende AV-Synchronität des ventrikulären Senseereignisses benutzt, d.h. für den Schrittmacher gilt als ventrikuläre Extrasystole jedes ventrikulär abgefühlte Ereignis, dem kein Vorhofereignis (atriales Senseereignis außerhalb der ARP oder atriales Paceereignis) vorausgegangen war. Eine solche – quasi über die Wahrnehmungsfähigkeit des Schrittmachers definierte – Extrasystole wird auch "Schrittmacher-VES" genannt. Dieses genannte VES-Erkennungskriterium hat eine hohe Sensitivität, d.h. bei intakter ventrikulärer Wahrnehmung ohne Störsignale manifestieren sich alle auftretenden klinischen VES auch als Schrittmacher-VES. Die Spezifizität des Erkennungskriteriums ist aber geringer, d.h. nicht alle Schrittmacher-VES sind auch tatsächlich klinische VES.When Recognition criterion for A clinical VES will be the missing one from all pacemaker manufacturers AV synchrony of the ventricular sense event used, i. For the pacemaker is considered a ventricular extrasystole of any ventricular sensed event, no atrial event (atrial sense event outside the ARP or atrial pace event). Such - almost via the ability to perceive the pacemaker defined - extrasystole is also called "pacemaker VES". This said VES recognition criterion has a high sensitivity, i. in intact ventricular Perception without interference signals All occurring clinical VES also manifest as pacemaker VES. The specificity the recognition criterion is lower, i. not all pacemaker VES are actually clinical VES.

Zu einer Fehlbewertung kommt es etwa im Falle einer Vorhofdepolarisation, die in die Kammer übergeleitet und dort wahrgenommen wird, wenn die Vorhofdepolarisation keine AV-Zeit gestartet hat, weil sie im Vorhof entweder überhaupt nicht oder aber innerhalb der ARP wahrgenommen wurde und deshalb für die Schrittmachersteuerung nicht wirksam ge worden ist. Eine solche Vorhofdepolarisation wird auch "refraktäres A-Senseereignis" genannt. Wird ein solches A-Senseereignis in die Herzkammer übergeleitet, wird das ventrikuläre Senseereignis als Schrittmacher-VES gewertet und löst eine verlängerte PVARP aus; vgl. dazu etwa EP 0 308 535 A1 .A misjudgment occurs, for example, in the case of an atrial depolarization, which is passed into the chamber and perceived there when the atrial depolarization has not started an AV time because it was either not perceived in the atrium at all or within the ARP and therefore for pacemaker control has not been effective ge. Such atrial depolarization is also called "refractory A-sense event". When such an A-sense event is transitioned to the ventricle, the ventricular sense event is considered a paced VES and triggers an extended PVARP; see. to about EP 0 308 535 A1 ,

Aus der US 5,653,738 ist ein DDI Schrittmacher bekannt, bei dem eine postventrikuläre atriale Refraktärzeit (PVARP) zur Vermeidung von Schrittmacherinduzierten Tachykardien (PMT, PMRR) verlängert wird, wenn, ein P-V Intervall ein vorgegebenes Maß überschreitet. Wenn dann zudem die atriale, Eigenfrequenz genügend hoch und/oder das PR-Intervall relativ lang ist, fällt die nachfolgende P-Welle in die verlängerte PVARP und wird nicht wahrgemommen bzw. zumindest nicht zur Schrittmachersteuerung herangezogen, d.h. es erfolgt nicht auf jede Vorhofaktion eine vorhofsynchrone Kammerstimulation. Diese Arbeitsweise des Schrittmachers wird nachfolgend als "Schrittmacher-VES-Verhalten" bezeichnet; einen Spezialfall stellt die Funktion des 2:1-Blocks dar, bei dem nur auf jede zweite Vorhofaktion ein Kammerstimulus folgt. Diese Betriebsweise dauert so lange an, wie das RP-Intervall kürzer bleibt, als die von der Schrittmacher-VES gestartete verlängerte PVARP. Sobald jedoch eine P-Welle außerhalb der verlängerten PVARP einfällt, wird eine AV-Zeit gestartet, und die Kammer wird wieder vorhofsynchron stimuliert.From the US 5,653,738 For example, a DDI pacemaker is known in which post-ventricular atrial refractory period (PVARP) is extended to avoid pacemaker-induced tachycardia (PMRR) when a PV interval exceeds a predetermined level. In addition, if then the atrial, natural frequency is high enough and / or the PR interval is relatively long, the subsequent P wave falls into the prolonged PVARP and is not perceived or at least not used for pacemaker control, ie not every atrial action atrial synchronous ventricular pacing. This operation of the pacemaker will be referred to hereinafter as "pacing VES behavior"; a special case is the function of the 2: 1 block, in which only every second atrial action is followed by a ventricular stimulus. This mode of operation lasts as long as the RP interval remains shorter than the extended PVARP started by the pacemaker VES. However, as soon as a P-wave occurs outside of the extended PVARP, an AV time is started and the chamber is again atrial synchronized.

Wenn z.B. ein Patient mit einem bekannten Zweikammer-Schrittmacher und mit einem PR-Intervall von 200 ms bei einer PVARP von 200 ms und einer AV-Zeit <200 ms eine atriale Eigenfrequenz (Rate) <150/min hat, wird die Kammer im Verhältnis 1:1 vorhofsynchron stimuliert, d.h. auf jede P-Welle folgt ein Kammerimpuls. Überschreitet die atriale Rate bei Einsetzen einer atrialen Tachykardie einen Schwellwert (nachfolgend auch als "Eintrittsschwelle" bezeichnet) von 150/min, kommt es zum erwähnten Schrittma cher-VES-Verhalten und die PVARP wird auf 400 ms verlängert. Unterschreitet die atriale Rate dann wieder die Eintrittsschwelle, kehrt der Schrittmacher nicht sofort zum vorhofsynchronen Betrieb zurück, sondern erst dann, wenn das RP-Intervall >400 ms wird. Das ist im Beispiel dann der Fall, wenn die atriale Rate <100/min wird, d.h. einen zweiten Schwellwert (nachfolgend auch als "Austrittsschwelle" bezeichnet) unterschreitet. Erst dann nämlich fällt die P-Welle jeweils außerhalb der verlängerten PVARP ein, die durch eine Schrittmacher-VES gestartet wird.For example, if a patient has an atrial natural rate (rate) <150 / min with a known two-chamber pacemaker and a 200 ms PR interval at a PVARP of 200 ms and an AV time <200 ms, the chamber will be in proportion 1: 1 is stimulated in synchronism with the auricle, ie each P-wave is followed by a ventricular impulse. If the atrial rate at the onset of an atrial tachycardia exceeds a threshold (hereinafter also referred to as the "entry threshold") of 150 / min, the mentioned stepping mask VES behavior occurs and the PVARP is extended to 400 ms. If the atrial rate then falls below the entry threshold again, the pacemaker does not immediately return to atrial-synchronous operation back, but only when the RP interval> 400 ms. This is the case in the example if the atrial rate <100 / min, ie a second threshold (hereinafter also referred to as "exit threshold") falls below. Only then does the P-wave fall in each case outside the extended PVARP, which is started by a pacemaker VES.

Die Rückkehr aus dem Schrittmacher-VES-Verhalten zum vorhofsynchronen Betrieb wird also bei Abklingen einer atrialen Tachykardie um so mehr verzögert, d.h. die Austrittsschwelle liegt umso niedriger, je länger die verlängerte PVARP eingestellt wurde und/oder je länger das PR-Intervall ist. Ein vergleichbares Problem tritt bei Zweikammerschrittmachern auf, bei denen die AV-Zeit in Anpassung an die aktuell gültige Stimulationsrate einstellbar ist und bei denen daher im Bereich des 2:1-Blockverhaltens eine längere AV-Zeit gilt als außerhalb dieses Betriebsregimes; vgl. EP 0 726 082 A1 . Ein ebenfalls vergleichbares Problem tritt bei Schrittmachern mit einer sogenannten totalen atrialen Refraktärperiode (TARP) auf, die normalerweise mit dem ASense-Ereignis startet, bei Ausbleiben desselben aber mit dem folgenden VSense-Ereignis (Schrittmacher-VES).The return from the pacemaker VES behavior to atrial-synchronous operation is therefore delayed even more with the disappearance of an atrial tachycardia, ie the exit threshold is the lower, the longer the prolonged PVARP has been set and / or the longer the PR interval. A similar problem occurs in dual-chamber pacemakers in which the AV time is adjustable to match the currently valid pacing rate and therefore has a longer AV time in the range of 2: 1 block behavior than outside this operating regime; see. EP 0 726 082 A1 , A similar problem also occurs in pacemakers with a so-called total atrial refractory period (TARP), which normally starts with the ASense event but fails with the following VSense event (pacemaker VES).

Dieses Schrittmacherverhalten kann zu EKG-Interpretationsproblemen führen, weil bei Werten der atrialen Rate, bei denen eine vorhofsynchrone Kammerstimulation erwartet wird, tatsächlich eine solche (noch) nicht erfolgt. Für den Patienten ist ein länger andauerndes Schrittmacher-VES-Verhalten physiologisch nachteilig, speziell etwa im Falle einer hypertrophen obstruktiven Kardiomyopathie oder eines symptomatischen AV-Blocks 1.This Pacemaker behavior can lead to ECG interpretation problems because at atrial rate values at which atrial synchronous ventricular pacing is expected, actually such (still) not done. For the patient is a longer lasting one Pacemaker VES behavior physiologically disadvantageous, especially in the case of hypertrophic obstructive Cardiomyopathy or symptomatic AV block 1.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Zweikammerschrittmacher mit verbesserertem Ansprechverhalten bei Abklingen einer atrialen Tachykardie zu schaffen, der keinen wesentlich erhöhten Realisierungsaufwand erfordert. Of the The invention is therefore based on the object, a two-chamber pacemaker with improved response when decaying atrial Tachycardia, which does not significantly increase implementation costs requires.

Die Aufgabe wird durch einen Zweikammerschrittmacher mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The Task is by a two-chamber pacemaker with the characteristic Characteristics of claim 1 solved.

Die Erfindung schließt den Gedanken ein, eine Rückkehr zur atriumsynchronen Kammerstimulation bereits dann zu ermöglichen, wenn die P-Wellen noch als refraktäres A-Senseereignis wahrgenommen werden: Wird eine vorbestimmte Anzahl von Ereignissequenzen aus einem ventrikulären Senseereignis, gefolgt von einem refraktären A-Senseereignis, gefolgt von einem ventrikulären Senseereignis, gefolgt von einem refraktären A-Senseereignis usw. erfaßt, wird für mindestens einen Betriebszyklus testweise die ARP deutlich verkürzt, so daß der Schrittmacher – speziell bei Vorliegen einer tatsächlichen atrialen Rate unterhalb der oben erwähnten Eintrittsschwelle, aber noch oberhalb der Austrittsschwelle – zur 1:1-vorhofsynchronen Kammerstimulation zurückkehren kann.The Invention includes the thought, a return to enable atrium-synchronous ventricular pacing already then if the P-waves were still perceived as a refractory A-sense event Will: Run a predetermined number of event sequences a ventricular sense event, followed by a refractory one A sense event followed by a ventricular sense event followed from a refractory one Detected A-sense event, etc. is for at least one cycle of operation significantly reduces the ARP, so that the pacemaker - specifically in the presence of an actual atrial rate below the above-mentioned entry threshold, but still above the exit threshold - for 1: 1 atrial synchronous Return to ventricular pacing can.

Hierzu wird in einem Signalmusterspeicher ein eine vorbestimmte Abfolge von Aktivitäten des Herzens widerspiegelndes Signalfolgemuster – nämlich nach obigem das Muster (Vs – Asref)_n in einer vorbestimmten Anzahl n von Wiederholun gen – gespeichert (programmiert), während des nicht 1:1-synchronen Betriebs in einem Signalfolgespeicher die aktuelle Abfolge von Ausgangssignalen der Atrium- und der Ventrikel-Abfühlmittel festgehalten und in einem Vergleicher ein Vergleich der Abfolge von Ausgangssignalen mit dem gespeicherten Signalfolgemuster vorgenommen. Refraktärzeit-Umschaltmittel dienen schließlich zur Einstellung einer verkürzten Refraktärzeit der Refraktärschaltmittel in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Vergleichers, wenn das Vergleichsergebnis positiv ist.For this purpose, in a signal pattern memory, a signal sequence pattern reflecting a predetermined sequence of activities of the heart - namely the pattern (Vs - Asref) _n in a predetermined number n of repetitions - is stored (programmed) according to the above, during non-1: 1 synchronous operation recorded in a signal sequence memory, the current sequence of output signals of the atrial and ventricular sensing means and made in a comparator, a comparison of the sequence of output signals with the stored signal sequence pattern. Refractory time switching means are finally used to set a shortened refractory period of the refractory switching means as a function of the output signal of the comparator when the comparison result is positive.

Der Signalmusterspeicher kann zur Speicherung einer Basis-Sequenz ausgebildet und durch einen n-Zähler ergänzt oder von vornherein zur Speicherung von n Sequenzen ausgeführt sein. Der Signalfolgespeicher ist, zur Ausführung der Signalmusterspeichermittel korrespondierend, zur Speicherung einer der Länge des Signalfolgemusters entsprechenden Anzahl von Ausgangssignalen der Atrium- und der Ventrikel-Abfühlmittel ausgebildet.Of the Signal pattern memory may be configured to store a basic sequence and by an n-counter added or be executed from the beginning to store n sequences. The signal sequence memory is for executing the signal pattern storage means corresponding to storing one of the lengths of the signal sequence pattern corresponding number of outputs of the atrial and ventricular sensing means educated.

In einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Refraktärschaltmittel einen Refraktärzeitspeicher mit mindestens zwei Speicherbereichen zur Speicherung verschiedener Refraktärzeiten aufweisen, wobei jeweils zwei Speicherbereiche selektiv durch die Refraktärzeit-Umschaltmittel zugreifbar sind. Es können aber mehr als zwei Refraktärzeiten bzw. Refraktärzeitpaare gespeichert werden, um mittels eines Programmiergerätes eine patientenindividuelle Auswahl am implantierten Gerät zu ermöglichen. Alternativ hierzu können die Refraktärzeit-Umschaltmittel eine Teilerstufe umfassen, über die eine programmierte Normal-Refraktärzeit für den Test in einem festen Verhältnis variiert wird.In a further advantageous variant of the invention is provided that the Refraktärschaltmittel a refractory storage with at least two memory areas for storing various refractory each having two memory areas selectively through the Refractory-switching are accessible. It can but more than two refractory periods or Refraktärzeitpaare stored to a programmer by means of a to enable patient-specific selection on the implanted device. Alternatively, you can the refractory period switching means a Divisor level, about the one programmed normal refractory period for the test in a fixed relationship is varied.

Für die Signalmusterspeichermittel (bzw. einen hierzu gehörigen Zähler) kann eine Programmierung der Länge des Signalfolgemusters und für den Signalfolgespeicher die entsprechende Programmierung der Anzahl der auszuwertenden Ausgangssignale über eine Telemetriestrecke vorgesehen sein.For the signal pattern storage means (or a related Counter) can be a programming of length of the signal sequence pattern and for the signal sequence memory the corresponding programming of the number the output signals to be evaluated via a telemetry link be provided.

Die Refraktärschaltmittel sind insbesondere (in an sich bekannter Weise) zur Zusammensetzung der Refraktärzeit aus einer Basis-Refraktärzeit und einem Verlängerungsbetrag ("ARP extension") ausgebildet, der im Falle eines Starts der Refraktärzeit durch ein Signal der Ventrikel-Abfühlmittel addiert wird.The refractory switching means are in particular (in a manner known per se) for the composition of the refractory period from a basic refractory period and an extension amount ("ARP extension"), which is added in the event of start of the refractory period by a signal of the ventricular sensing means.

Beim vorteilhaften Einsatz der Erfindung in einem Schrittmacher mit Anpassung der AV-Zeit an die Rate sind die Refraktärschaltmittel – in ebenfalls an sich bekannter Weise – zur Festlegung der Refraktärzeit in Abhängigkeit von einer erfaßten Frequenz der Aktivität im Vorhof ausgebildet.At the advantageous use of the invention in a pacemaker with adaptation the AV time to the rate are the refractory switching means - also on known way - to Determination of the refractory period dependent on from a detected Frequency of activity trained in the forecourt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind im übrigen in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:advantageous Further developments of the invention are characterized in the rest in the dependent claims or will be described below together with the description of the preferred execution of the invention with reference to the figures shown in more detail. Show it:

1 ein allgemeines Funktions-Blockschaltbild eines Zweikammerschrittmachers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und 1 a general functional block diagram of a two-chamber pacemaker according to a preferred embodiment of the invention and

2 ein Funktions-Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführung der Stimulations-Steuereinheit und der Refraktärschaltmittel des Zweikammerschrittmachers nach 1. 2 a functional block diagram of a preferred embodiment of the stimulation control unit and the refractory switching means of the two-chamber pacemaker after 1 ,

1 zeigt in einer Prinzpdarstellung die für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen Komponenten einer aus einem Zweikammerschrittmacher 100 und einem Programmiergerät 200 sowie einer Atriumelektrode EA im Atrium A und einer Ventrikelelektrode EV im Ventrikel V eines Herzens H bestehenden Schrittmacheranordnung. Zur Verbindung des implantierten Schrittmachers 100 mit dem Programmiergerät 200 ist eine interne Telemetrieeinheit 101 und zur allgemeinen Betriebssteuerung eine Stimulations-Steuereinheit 100A vorgesehen. Letzterer sind in üblicher Weise ein interner Programmspeicher 102 und ein Datenspeicher 103 sowie ein Takt- und Zeitgeber 104 zugeordnet. Mit der Ventrikelelektrode EV ist eingangsseitig eine Ventrikel-Abfühleinheit 105 und ausgangsseitig eine Ventrikel-Stimulationseinheit 106 verbunden, und analog ist mit der Atriumelektrode EA eingangsseitig eine Atrium-Abfühleinheit 107 und ausgangsseitig eine Atrium-Stimulationseinheit 108 verbunden. Die Abfühleinheiten 105, 107 sind – mindestens mittelbar – mit Dateneingängen der Stimulations-Steuereinheit 100A verbunden, und die Stimulationseinheiten 106, 108 sind mit Steuersignalausgängen derselben verbunden. 1 shows in a Prinzpdarstellung essential for the explanation of the invention components of a two-chamber pacemaker 100 and a programmer 200 and an atrium electrode EA in the atrium A and a ventricle electrode EV in the ventricle V of a heart H existing pacemaker arrangement. To connect the implanted pacemaker 100 with the programmer 200 is an internal telemetry unit 101 and a pacing control unit for general operation control 100A intended. The latter are in the usual way an internal program memory 102 and a data store 103 as well as a clock and timer 104 assigned. With the ventricle electrode EV, the input side is a ventricular sensing unit 105 and on the output side a ventricular stimulation unit 106 connected, and analogously with the atrium electrode EA input side, an atrium sensing unit 107 and on the output side an atrium stimulation unit 108 connected. The sensing units 105 . 107 are - at least indirectly - with data inputs of the stimulation control unit 100A connected, and the stimulation units 106 . 108 are connected to control signal outputs thereof.

Der Zweikammerschrittmacher 100 ist – abgesehen von weiteren möglichen Betriebsarten, die im Zusammenhang mit der Erfindung nicht weiter interessieren – zu einem atriumsynchronen Kammerstimulations-Betrieb ausgebildet. Er ist weiterhin (in ebenfalls bekannter Weise) zu einer Umschaltung aus dem 1:1-atriumsynchronen Betrieb in eine grundsätzlich als Schrittmacher-VES-Verhalten zu bezeichnende Betriebsweise und zur Zurückschaltung in den 1:1-synchronen Betrieb bei Beendigung solcher Episoden gehäuf ter VES bzw. von Vorhofflattern ausgebildet. Die Besonderheit der vorgeschlagenen Lösung liegt in einem die frühzeitige Zurückschaltung ermöglichenden Aufbau und Betrieb, speziell der Stimulations-Steuereinheit 100A und der Refraktärschaltmittel 100B.The two-chamber pacemaker 100 is - apart from other possible modes of operation that are of no further interest in connection with the invention - designed for atrium-synchronous chamber stimulation operation. He is also (also in a known manner) to switch from the 1: 1 atrium-synchronous operation in a basically pacemaker VES behavior to be designated mode of operation and switching back to the 1: 1-synchronous operation at the end of such episodes heaped ter VES or formed by atrial flutter. The peculiarity of the proposed solution lies in a structure and operation that enables early switching back on, especially the stimulation control unit 100A and the refractory switching means 100B ,

Grundsätzlich wird die Zurückschaltung ermöglicht, sobald für eine vorbestimmte Anzahl von Herzzyklen eine ununterbrochene Abfolge von ventrikulären Senseereignissen und refraktären atrialen Senseereignissen erfaßt wird.Basically the switchback allows as soon as for a predetermined number of cardiac cycles an uninterrupted sequence of ventricular Sense events and refractory detected atrial sense events becomes.

2 zeigt ein Blockschaltbild von Funktionselementen einer bevorzugten Ausführung der Stimulations-Steuereinheit 100A und der Refraktärschaltmittel 100B des Zweikammerschrittmachers 100 nach 1. Die Darstellung ist auf die für die Ausführung der Erfindung wesentlichen Funktionen beschränkt, denn Aufbau und Funktionen eines Zweikammerschrittmachers sind dem Fachmann an sich vertraut. 2 shows a block diagram of functional elements of a preferred embodiment of the stimulation control unit 100A and the refractory switching means 100B the two-chamber pacemaker 100 to 1 , The representation is limited to the functions essential for the execution of the invention, because structure and functions of a two-chamber pacemaker are familiar to the person skilled in the art.

Die Stimulations-Steuereinheit 100A umfaßt zunächst eine eingangsseitig mit der Atrium-Abfühleinheit 107 und zudem mit dem Zeitgeber 104 verbundene Vorhofraten-Bestimmungsstufe 109, einen programmierbaren Vorhofraten-Schwellwertspeicher 110 und eine eingangsseitig mit den Stufen 109, 110 verbundene Vorhofraten-Vergleichereinheit 111. Der Ausgang der Vergleichereinheit 111 ist mit einem Eingang eines Controllers 112 verbunden. Über diese Funktionsgruppen kann die nachfolgend beschriebene Funktion einer testweisen Refraktärzeitumschaltung ausgelöst werden, sobald die Vorhof rate nach einer Tachykardieepisode wieder unter einen programmierten Schwellwert fällt.The stimulation control unit 100A first includes an input side with the atrium sensing unit 107 and also with the timer 104 Connected atrial rate determination stage 109 , a programmable atrial rate threshold memory 110 and an input side with the steps 109 . 110 Connected atrial rate comparator unit 111 , The output of the comparator unit 111 is with an input of a controller 112 connected. About these function groups, the function described below a test refractory changeover can be triggered as soon as the atrial rate after a tachycardia episode again falls below a programmed threshold.

Diese Funktion wird durch einen mit der Atrium-Abfühleinheit 107 und der Ventrikel-Abfühleinheit 105 verbundenen Signalfolgespeicher 113 im Zusammenwirken mit einem Signalmusterspeicher 114 und einer mit den Ausgängen beider Speicher verbundene Vergleichereinheit 115 ausgeführt. Der Signalfolgespeicher 113 ist eine grundsätzlich nach dem FIFO-Prinzip organisierte und mit Verarbeitungsfunktionen ausgestattete Einheit. Er speichert nach Aktivierung über den Controller 112 die von der Atrium-Abfühleinheit 107 und der Ventrikel-Abfühleinheit 105 ausgegebenen Signale, soweit diese nicht anhand von zusätzlichen Signalen, die über Signalverbindungen zur Ventrikel-Stimulationseinheit 106 und Atrium-Stimulationseinheit 108 empfangen werden, als evozierte Signale klassifiziert werden müssen, in ihrer Abfolge unter Zuweisung einer Kennung "As(ref)" (refraktäres Vorhof-Senseereignis) bzw. "Vs" (Ventrikel-Senseereignis).This feature comes through with the atrium sensing unit 107 and the ventricular sensing unit 105 connected signal sequence memory 113 in cooperation with a signal pattern memory 114 and a comparator unit connected to the outputs of both memories 115 executed. The signal sequence memory 113 is a unit basically organized according to the FIFO principle and equipped with processing functions. It saves after activation via the controller 112 that from the atrium sensing unit 107 and the ventricular sensing unit 105 output signals, as far as these are not based on additional signals, via signal connections to the ventricular stimulation unit 106 and atrial stimulation unit 108 are to be classified as evoked signals, in their sequence with assignment of an identifier "As (ref)" (refractory atrial sense event) or "Vs" (ventricular sense event).

Sobald der Signalfolgespeicher 113 voll ist, d.h. eine durch seine verfügbare Kapazität vorbestimmte Anzahl von aktuell erfaßten Atrium- und Ventrikel-Signalen enthält, wird durch den Controller ein Mustervergleich des Speicherinhaltes mit dem Inhalt des Signalmusterspeichers 114 in der Vergleichereinheit 115 ausgelöst. Hinsichtlich der Anzahl der Signale stimmen das registrierte und das gespeicherte Signalmuster definitionsgemäß überein. Bei positivem Ergebnis des Vergleichs, d.h. Übereinstimmung auch der Signalsequenzen, gibt die Vergleichereinheit 115 ein Signal ab, das einerseits den Controller zur Beendigung des Tests veranlaßt. Andererseits gelangt dieses Signal zu einer zu den Refraktärschaltmitteln 100B gehörenden Speicherzugriffssteuerung 116. Diese nimmt eine Umschaltung des gültigen Speicherbereiches in einem Refraktärzeitspeicher 117 vor, wodurch in einem Refraktärzeitglied 118, das über den Speicher 117 gesteuert wird, eine verkürzte Refraktärzeit (z.B. statt vorher 400 ms nunmehr 200 ms) eingestellt wird. Hat der Vergleich hingegen ein negatives Ergebnis (Nichtübereinstimmung der Signalfolgen), so wird auf das nächste am Signalfolgespeicher 113 eintreffende Eingangssignal gewartet und dieses – unter Verwerfen des "ältesten" Signals – gespeichert und selbsttätig ein neuer Vergleich ausgeführt usw.As soon as the signal sequence memory 113 is full, ie contains a predetermined by its available capacity number of currently detected atrium and ventricular signals, the controller is a pattern comparison of the memory contents with the contents of the signal pattern memory 114 in the comparator unit 115 triggered. With regard to the number of signals, the registered and the stored signal pattern agree by definition. If the result of the comparison is positive, ie if the signal sequences match, the comparator unit gives 115 a signal on the one hand causes the controller to stop the test. On the other hand, this signal arrives at the refractory switching means 100B associated memory access control 116 , This takes a changeover of the valid memory area in a Refraktärzeitpeicher 117 before, resulting in a refractory period 118 that over the store 117 is controlled, a shortened refractory period (eg instead of 400 ms now 200 ms) is set. On the other hand, if the comparison has a negative result (signal sequence mismatch), the next step on the signal sequence memory becomes 113 waiting incoming input signal and this - with discarding the "oldest" signal - stored and automatically carried out a new comparison, etc.

Ein von den Atrium-Abfühlmitteln 107 kommendes Signal gelangt über das Refraktärzeitglied 118 in die Stimulations-Steuerstufe 100A, und zwar (vereinfacht dargestellt) zu einem AV-Verzögerungsglied 119, in dem eine AV-Zeit gestartet wird, deren Wert aufgrund des über einen Steuereingang zugeführten Ausgangssignals der Vorhofraten-Bestimmungsstufe 109 in Abhängigkeit von der aktuellen Vorhofrate eingestellt wird. Nach Durchgang durch eine durch ein etwaiges Signal von den Ventrikel-Abfühlmitteln aktivierte Inhibierungsstufe 120 löst das Ausgangssignal vom AV-Verzögerungsglied 119 schließlich einen ventrikulären Stimulus der Ventrikel-Stimulationsstufe 106 aus, wenn vor Ablauf der gültigen AV-Zeit keine spontane Ventrikelaktion erfaßt wurde. In Abhängigkeit vom Ergebnis des erwähnten Signalfolgevergleichs erfolgt die Stimulations-Steuerung unter Einhaltung der normalen oder Einstellung einer verkürzten Refraktärzeit, wodurch bei Erfüllung des Vergleichskriteriums eine frühzeitige Rückkehr in den 1:1-atriumsynchronen Betrieb bereits bei Ratenwerten ermöglicht wird, bei denen der Schrittmacher üblicherweise im Schrittmacher-VES-Verhalten verharren würde.One of the atrium sensing devices 107 the incoming signal passes through the refractory timer 118 into the stimulation control stage 100A , (simplified) to an AV delay element 119 in which an AV time is started, the value of which, due to the output signal supplied via a control input, is the atrial rate determination stage 109 is set depending on the current atrial rate. After passing through an inhibition step activated by any signal from the ventricular sensing means 120 triggers the output signal from the AV delay element 119 Finally, a ventricular stimulus of the ventricular stimulation stage 106 if no spontaneous ventricular action has been detected before the expiry of the valid AV time. Depending on the result of the mentioned signal sequence comparison, the stimulation control is carried out while maintaining the normal or setting a shortened refractory period, whereby an early return to the 1: 1 atrium-synchronous operation is already enabled at rate values at which the pacemaker usually in Pacemaker VES behavior would persist.

Die beschriebene Funktion ist hinsichtlich der konkreten Parameter weitgehend programmierbar, wie in der Figur durch die Datenverbindung zwischen der interne Telemetrieeinheit 101 und den Blöcken 110, 112 bis 114 und 116 symbolisiert ist. Hierdurch kann wahlweise eine Programmierung des konkreten Testablaufes, des Vorhofraten-Schwellwertes, der Signalfolgelängen und der Refraktärzeiten erfolgen. Letztere können zusätzlich, wie in der Figur durch die Verbindung zwischen den Blöcken 109 und 117 dargestellt, optional auch in Abhängigkeit von der Vorhof rate eingestellt werden.The described function is largely programmable with respect to the specific parameters, as in the figure by the data connection between the internal telemetry unit 101 and the blocks 110 . 112 to 114 and 116 is symbolized. As a result, a programming of the specific test procedure, the atrial rate threshold value, the signal sequence lengths and the refractory times can optionally be carried out. The latter can additionally, as in the figure by the connection between the blocks 109 and 117 can be optionally set depending on the atrial rate.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten möglich, welche von der dargestellten Lösung auch in anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.The Restricted invention in their execution not to the preferred embodiments given above. Rather, a number of variants is possible, which of the illustrated solution also in other types Make use.

So ist eine weitgehend softwaremäßige Realisierung der beschriebenen Funktionen ebenso möglich wie der Einsatz spezieller Hardwarelöungen, etwa von ASICs, für eine Reihe von Funktionskomponenten. Die oben erwähnten Speichermittel können auch durch Kombinationen von Logikelementen, ggfs. mit Zählern, realisiert sein. Beispielsweise ist das Zusammenwirken von Signalmusterspeicher, Signalfolgespeicher und zugeordneten Vergleichermitteln auf diese Weise zweckmäßig auch durch Logikstufen im Zusammenwirken mit einem programmierbaren Zähler realisierbar.So is a largely software implementation the described functions as well as the use of special Hardware lulls, about from ASICs, for a set of functional components. The above-mentioned storage means can also realized by combinations of logic elements, if necessary with counters be. For example, the interaction of signal pattern memory, Signal sequence memory and associated comparison means on this Way appropriate too realized by logic stages in conjunction with a programmable counter.

Die oben erwähnten Programmierungsmöglichkeiten werden nicht notwendigerweise in jeder Ausführung benutzt, andererseits ist ihre Nennung aber auch nicht als erschöpfend zu verstehen.The mentioned above programming options are not necessarily used in every execution, on the other hand However, their mention is not to be understood as exhaustive.

Die oben beschriebene Beendigung des Schrittmacher-VES-Verhaltens mit Rückkehr zur 1:1-vorhofsynchronen Kammerstimulation ist als bevorzugter Anwendungsfall der Erfindung aufzufassen. Generell erstreckt sich der Anwendungsbereich der Erfindung auf alle Fälle, in denen die Verkürzung der atrialen Refraktärzeit und/oder postventrikulären atrialen Refraktärzeit bewirken soll, daß refraktäre A-Senseereignisse zu nicht-refraktären A-Senseereignissen werden. Ein solcher Algorithmus läßt sich z.B. zur Terminierung bestimmter Tachykardien verwenden, die durch eine "kreisende" Erregung (sog. Wiedereintritts- bzw. Reentry-Tachykardien) unter Einbeziehung der Vorhöfe und Kammern entstehen (z.B. das sog. WPW-Syndrom). So ist z.B. bekannt, daß sich solche Tachykardien unter bestimmten Voraussetzungen durch P-Wellen synchrone Kammerstimulation mit kurzer AV-Zeit verhindern und/oder terminieren lassen. Kommt es z.B. bei einem Patienten mit WPW-Syndrom zu einer kreisenden Erregung unter Einbeziehung der Vorhöfe und Kammern über den AV-Knoten und eine zusätzliche Leitungsbahn, können die atrioventrikulären und ventrikuloatrialen Leitungszeiten so beschaffen sein, daß die Vorhofdepolatisationen refraktäre A-Senseereignisse sind und deshalb keinen Kammerimpuls triggern können. Durch eine Verkürzung der (postventrikulären) atrialen Refraktärzeit wird dann erreicht, daß die an der kreisenden Erregung beteiligte Vorhofdepolarisation als nicht-refraktäres A-Senseereignis gewertet wird, einen Kammerimpuls triggern und die kreisende Erregung terminieren kann.The above-described cessation of pacing VES behavior with return to 1: 1 atrial synchronous ventricular pacing is to be considered as a preferred application of the invention. In general, the scope of the invention extends to all cases where the shortening of the atrial refractory period and / or post-ventricular atrial refractory period is to cause refractory A-sense events to become non-refractory A-sense events. Such an algorithm can be used, for example, for the termination of certain tachycardias, which result from a "circular" excitation (so-called reentry or reentry tachycardias) involving the atria and chambers (eg the so-called WPW syndrome). For example, it is known that such tachycardia can be prevented under certain conditions by P-wave synchronous chamber stimulation with short AV time and / or can be terminated. For example, in a patient with WPW syndrome, when there is a circulatory excitement involving the atria and ventricles via the AV node and an additional pathway, the atrioventricular and ventriculoatrial conduction times may be such that the atrial decolations are refractory A sense events and therefore can not trigger a chamber impulse. By shortening the (post-ventricular) atrial refractory period, it is then achieved that the atrial depolarization involved in the circular excitation is evaluated as a non-refractory A-sense event, can trigger a ventricular impulse and terminate the circular excitation.

Claims

Two-chamber pacemaker ( 100 ) with atrium sensing means (EA, 107 ) for sensing electrical activity in the atrium (A) and ventricular sensing means (EV, 105 ) for sensing electrical activity in the heart chamber (V) of a heart (H) and for outputting corresponding output signals, - refractory switching means ( 100B ) for influencing the processing of output signals of the atrial sensing means for a predetermined refractory period after the appearance of an output of the atrial or ventricular sensing means, ventricular pacing means ( 106 , EV) for generating stimulation pulses and their delivery to the ventricle and - a stimulation control unit ( 100A ) for the timing of the delivery of the stimulation pulses, characterized in that - a signal pattern memory ( 114 ) for storing a signal train pattern reflecting a predetermined sequence of activities of the heart or a base sequence and a predetermined number of the base sequence, - a signal sequence memory ( 113 ) for storing a sequence of output signals of the atrial and ventricular sensing means, - comparator means ( 115 ) for comparing the sequence of output signals with the stored signal sequence pattern or the basic sequence and the number thereof and for outputting an output signal if both and - refractory-time switching means ( 116 ) are provided for setting a shortened refractory period of the refractory switching means as a function of the output signal of the comparator means.

Two-chamber pacemaker according to claim 1, characterized in that the refractory switching means ( 100B ) a refractory storage ( 117 ) having at least two storage areas for storing different refractory periods, one of each of two storage areas being selectively controlled by the refractory period switching means (12). 116 ) is accessible.

Two-chamber pacemaker according to claim 1, characterized characterized in that Refractory-switching have a divider stage with a predetermined division ratio.

Two-chamber pacemaker according to one of the preceding claims, characterized in that the signal pattern memory ( 114 ) for storing a signal sequence pattern representing a predetermined number of alternately occurring ventricular sense events and refractory atrial sense events, and the signal sequence memory ( 113 ) for storing a number of output signals of the atrial and ventricular sensing means corresponding to the length of the signal sequence pattern ( 105 . 107 ) are formed.

Two-chamber pacemaker according to claim 4, characterized in that the signal pattern memory ( 114 ) for programming the length of the signal sequence pattern and the signal sequence memory ( 113 ) for corresponding programming of the number of output signals via a telemetry link ( 101 . 200 ) are formed.

Two-chamber pacemaker according to one of the preceding claims, characterized in that the refractory switching means ( 100B ) to the composition of the refractory period from a basic refractory period and an extension amount, which in the case of a start of the refractory period by a signal of the ventricular sensing means ( 105 ) is added, are formed.

Two-chamber pacemaker according to one of Claims 2 to 6, characterized in that the refractory switching means ( 100B ) are designed to determine the refractory period as a function of a detected frequency of activity in the atrium.

Two-chamber pacemaker according to one of the preceding claims, characterized by test control means for activating the signal sequence memory ( 113 ) or the comparator ( 115 ) as a function of a detected frequency of activity in the atrium.

Two-chamber pacemaker according to Claim 8, characterized in that the test control means comprise an atrial rate determination stage ( 109 ), an atrial rate threshold memory ( 110 ), an input side with both connected atrial rate comparator unit ( 111 ) and a test triggering stage connected to the output of the atrial rate comparator unit ( 112 ) exhibit.

Two-chamber pacemaker according to one of the preceding claims, characterized in that the stimulation control unit ( 100A ) to switch from a non-1: 1 atrial synchronous mode to a 1: 1 atrial synchronous mode as a function of the refractory switching means ( 100B ) influenced signals of the atrium sensing means (EA, 107 ) is trained.